第3章 數(shù)控車床編程與操作 數(shù)控車床編程與操作 數(shù)控車床基本指令數(shù)控車床主要加工軸類零件和法蘭類零件， 使用四腳卡盤和專用夾具也能加工出復雜的零件。裝在數(shù)控車床上的工件隨同主軸一起作回轉運動，數(shù)控車床的刀架在X軸和Z軸組成的平面內(nèi)運動，主要加工回轉零件的端面、內(nèi)孔和外圓。由于數(shù)控車床配置的數(shù)控系統(tǒng)不同，使用的指令在定義和功能上有一定的差異，但其基本功能和編程方法還是相同的。3.1.1 數(shù)控車床編程基礎1. 米制與英制編程數(shù)控車床使用的長度單位量綱有米制和英制兩種，由專用的指令代碼設定長度單位量綱，如FANUC-0TC系統(tǒng)用G20表示使用英制單位量綱，G21表示使用米制單位量綱。2. 直徑與半徑編程數(shù)控車床有直徑編程和半徑編程兩種方法， 前一種方法把X坐標值表示為回轉零件的直徑值，稱為直徑編程，由于圖紙上都用直徑表示零件的回轉尺寸，用這種方法編程比較方便，X坐標值與回轉零件直徑尺寸保持一致，不需要尺寸換算。另一種方法把X坐標值表示為回轉零件的半徑值，稱為半徑編程，這種表示方法符合直角坐標系的表示方法。考慮使用上方便，采用直徑編程的方法居多數(shù)。3. 車床的前置刀架與后置刀架數(shù)控車床刀架布置有兩種形式：前置刀架和后置刀架。如圖3-1-1所示，前置刀架位于Z軸的前面，與傳統(tǒng)臥式車床刀架的布置形式一樣，刀架導軌為水平導軌，使用四工位電動刀架；后置刀架位于Z軸的后面，刀架的導軌位置與正平面傾斜，這樣的結構形式便于觀察刀具的切削過程、切屑容易排除、后置空間大，可以設計更多工位的刀架，一般全功能的數(shù)控車床都設計為后置刀架。圖3-1-1 車床的前置刀架與后置刀架4. M指令功能有效性 M指令功能有效性指在同一程序段中M指令功能與其它指令功能有效的順序，與指令在程序段中排列次序無關。有的M指令功能在其它指令功能執(zhí)行前有效，如M03與G01指令；有的M指令功能在其它指令功能執(zhí)行后有效，如G00與M02指令。5. 數(shù)控機床的初始狀態(tài)所謂數(shù)控機床的初始狀態(tài)指數(shù)控機床通電后具有的狀態(tài)，也稱為數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部默認的狀態(tài)，一般設定絕對坐標方式編程、使用米制長度單位量綱、取消刀具補償、主軸和切削液泵停止工作等狀態(tài)作為數(shù)控機床的初始狀態(tài)。3.1.2 F、S、T指令功能1. 進給量指令指令格式F_指令功能F表示進給地址符。指令說明 F表示主軸每轉進給量，單位為mm/r；也可以表示進給速度，單位為 mm/min。其量綱通過G指令設定。2. 主軸轉速指令指令格式S_指令功能S表示主軸轉速地址符，指令說明S表示主軸轉速，單位為r/min；也可以表示切削速度，單位為m/min。其量綱通過G指令設定。 3. 刀具號指令指令格式T_指令功能T表示刀具地址符，前兩位數(shù)表示刀具號，后兩位數(shù)表示刀具補償號。通過刀具補償號調用刀具數(shù)據(jù)庫內(nèi)刀具補償參數(shù)。3.1.3 G指令應用1. 設定工件坐標系指令（50）指令格式G50X_ Z_指令功能通過刀具起點或換刀點的位置設定工件坐標系原點。 指令說明G50指令后面的坐標值表示刀具起點或換刀點在工件坐標系中的坐標值。在編寫加工程序時，將工件坐標系的原點設定在工件的設計基準與工藝基準處，工件坐標系又稱編程坐標系，其坐標系原點又稱編程原點或編程零點。見圖3-1-2 中的 0p點，這樣對編寫程序帶來很大的方便。G50指令的功能通過設置刀具起點或換刀點相對于工件坐標系的坐標值來建立工件坐標系，這里的刀具起點或換刀點是指車刀或鏜刀的刀尖位置。設置換刀點的原則，既要保證換刀時刀具不碰撞工件，又要保證換刀時的輔助時間最短。如圖3-1-2所示，設定換刀點距工件坐標系原點在Z軸方向距離為B，在X軸方向距離為A（直徑值），執(zhí)行程序段中指令G50 XA ZB后，在系統(tǒng)內(nèi)部建立了以0p為原點的工件坐標系。圖3-1-2刀具起點設置(工件坐標系)設置工件坐標系時，刀具起點位置可以不變，通過G50指令的設定，把工件坐標系原點設在所需要的工件位置上，如圖3-1-3所示。圖3-1-3設置工件坐標系工件坐標系原點設定在工件左端面位置：G50 X200 Z210工件坐標系原點設定在工件右端面位置：G50 X200 Z100工件坐標系原點設定在卡爪前端面位置：G50 X200 Z190顯然，當G50指令中相對坐標值A、B不同或改變刀具的刀具起點位置，所設定工件坐標系原點的位置也發(fā)生變化。通過對刀操作，運用G50指令可以建立起刀點或換刀點相對于工件坐標系原點的位置關系。其具體操作步驟如下：1） 回參考點操作用HOME（回參考點）方式，進行回參考點操作，通過刀具返回機床零點消除刀具運行中插補的累積誤差。2） 試切削操作用手動方式操縱機床，首先切削工件外圓表面，然后保持刀具在方向位置不變，沿Z方向退刀，記錄顯示在屏幕上X方向坐標值Xt，并測量試切后的工件外圓直徑D。然后切削工件的右端面，保持刀具在Z方向位置不變，沿X方向退刀，記錄顯示屏幕上Z方向坐標值Zt。3）設定刀具起點位置用手搖脈沖發(fā)生器移動刀具，使刀具移動至CRT屏幕上所顯示的坐標位置（Xt+A-D，Zt+B），這樣將刀尖置于所要求的起刀點位置（A，B）上，此時如果執(zhí)行G50 XA ZB指令代碼，則CRT顯示的刀尖坐標位置（A，B），即數(shù)控系統(tǒng)用新建立的工件坐標系取代了原來的坐標系。用G50指令還可控制零件的加工精度，如果數(shù)控車床加工零件的直徑尺寸偏差超出了極限偏差值，可用工件坐標系平移的方法控制加工尺寸。一種方法是刀具起點位置不變，改變G50程序段中X坐標值A，坐標值A隨加工尺寸偏大而作相應的增加，反之，坐標值A隨加工尺寸偏小而作相應的減小。另一種方法是G50程序段中坐標值不變，改變刀具起點的位置，刀具起點距Z軸的距離隨加工尺寸偏大而作相應的縮小，反之，刀具起點距Z軸的距離隨加工尺寸偏小而作相應的增大。使用這兩種方法，在執(zhí)行G50指令后都能調整加工尺寸的偏差。有的數(shù)控系統(tǒng)用G54指令確定工件坐標系XpOpZp相對機床坐標系XOZ的位置，以此方法建立工件坐標系，G54指令中X、Z表示工件坐標系原點在機床坐標系中的坐標值。例題3-1-1 設Op點為工件坐標系原點，Op點在機床坐標系中的坐標值為（0,150），用G54指令設置工件坐標系。G54X0Z1502. 快速進給指令（G00）指令格式G00X（U）_ Z（W）_指令功能G00指令表示刀具以機床給定的快速進給速度移動到目標點，又稱為點定位指令。指令說明采用絕對坐標編程，X、Z表示目標點在工件坐標系中的坐標值；采用增量坐標編程，U、W表示目標點相對當前點的移動距離與方向。例題3-1-2 如圖3-1-4所示，刀具從換刀點（刀具起點）快進到點，試分別用絕對坐標方式和增量坐標方式編寫G00程序段。圖3-1-4快速定位絕對坐標編程：G00 X40 Z122增量坐標編程：G00 U-60 W-803. 直線插補指令（G01）指令格式G01X（U）_ Z（W）_ F_指令功能 G01指令使刀具以設定的進給速度從所在點出發(fā)，直線插補至目標點。指令說明 采用絕對坐標編程，X、Z表示目標點在工件坐標系中的坐標位置；采用增量坐標編程U、 W表示目標點相對當前點的移動距離與方向，其中F表示進給速度，在無新的F指令替代前一直有效。例題3-1-3 如圖3-1-5所示，設零件各表面已完成粗加工，試分別用絕對坐標方式和增量坐標方式編寫G00，G01程序段。圖3-1-5直線插補絕對坐標編程：G00 X18 Z2 A-BG01 X18 Z-15 F50 B-CG01 X30 Z-26 C-DG01 X30 Z-36 D-EG01 X42 Z-36 E-F增量坐標編程：G00 U-62 W-58 A - BG01 -17 50 -G01 U12 W-11 -G01 W-10 -G01 U12 -4. 圓弧插補指令（G02，G03）指令格式 G02X（U）_ Z（W）I_ K_ (R) F_ G03X（U）_ Z（W）I_ K_ (R) F_指令功能 G02、G03指令表示刀具以進給速度從圓弧起點向圓弧終點進行圓弧插補。指令說明 1）G02為順時針圓弧插補指令，G03為逆時針圓弧插補指令。圓弧的順、逆方向判斷見圖3-1-6左圖，朝著與圓弧所在平面相垂直的坐標軸的負方向看，順時針為G02，逆時針為G03，圖3-1-6右圖分別表示了車床前置刀架和后置刀架對圓弧順與逆方向的判斷；2）如圖3-1-7，采用絕對坐標編程，X、Z為圓弧終點坐標值；采用增量坐標編程，U、W為圓弧終點相對圓弧起點的坐標增量，R是圓弧半徑，當圓弧所對圓心角為0180時，取正值；當圓心角為180360時，R取負值。I、K為 圓心在X、Z軸方向上相對圓弧起點的坐標增量（用半徑值表示），I、K為零時可以省略。圖3-1-6 圓弧的順逆方向圖3-1-7圓弧插補例題3-1-4 如圖3-1-8所示，走刀路線為A-B-C-D-E-F，試分別用絕對坐標方式和增量坐標方式編程。圖3-1-8 圓弧插補應用絕對坐標編程G03 X34 Z-4 K-4（或R4）F50 A-BG01 Z-20 B-CG02 Z-40 R20 C-DG01 Z-58 D-EG02 X50 Z-66 I8（或R8） E-F增量坐標編程G03 U8 W-4 k-4（或4）50 A-BG01 W-16 B-CG02 W-20 R20 C-D G01 W-18 D-E G02 U16 W-8 I8（或R8） E-F5. 螺紋切削指令（G32）指令格式 G32X（U）_ Z（W）_ F_指令功能 切削加工圓柱螺紋、圓錐螺紋和平面螺紋。指令說明 )表示長軸方向的導程，如果軸方向為長軸，為半徑值。 對于圓錐螺紋（圖3-1-9），其斜角在450以下時，軸方向為長軸；斜角在450900時，軸方向為長軸；) 圓柱螺紋切削加工時，、值可以省略，格式為 G32 Z（W）_ F ；) 端面螺紋切削加工時，、值可以省略，格式為 G32 X（U）_ F ；) 螺紋切削應注意在兩端設置足夠的升速進刀段1和降速退刀段2。圖3-1-9螺紋切削例題3-1-5 如圖3-1-10所示，走刀路線為A-B-C-D-A，切削圓錐螺紋，螺紋導程為4mm , 1 = 3mm，2 = 2mm，每次背吃刀量為mm，切削深度為2mm。圖3-1-10螺紋切削應用G00 X16 G32 X44 W-45 F4 G00 X50W45X14G32 X42 W-45 F4G00 X50W453.1.4 刀尖圓弧半徑補償1. 刀尖圓弧半徑補償?shù)哪康臄?shù)控機床是按假想刀尖運動位置進行編程，如圖3-1-11中A點，實際刀尖部位是一個小圓弧，切削點是刀尖圓弧與工件的切點，如圖3-1-12所示，在車削圓柱面和端面時，切削刀刃軌跡與工件輪廓一致；在車削錐面和圓弧時，切削刀刃軌跡會引起工件表面的位置與形狀誤差（圖中值為加工圓錐面時產(chǎn)生的加工誤差值），直接影響工件的加工精度。圖3-1-11 刀尖與刀尖圓弧圖3-1-12假想刀尖的加工誤差如果采用刀尖圓弧半徑補償方法，如圖3-1-13所示，把刀尖圓弧半徑和刀尖圓弧位置等參數(shù)輸入刀具數(shù)據(jù)庫內(nèi)，這樣我們可以按工件輪廓編程，數(shù)控系統(tǒng)自動計算刀心軌跡，控制刀心軌跡進行切削加工，如圖3-1-14所示，這樣通過刀尖圓弧半徑補償?shù)姆椒ㄏ擞傻都鈭A弧而引起的加工誤差。圖3-1-13刀尖圓弧位置圖3-1-14刀尖圓弧半徑補償2. 刀尖圓弧半徑補償指令指令格式 G41（G42、G40）G01（G00）X（U）_ Z（W）_指令功能 G41為刀尖圓弧半徑左補償； G42為刀尖圓弧半徑右補償； G40是取消刀尖圓弧半徑補償。指令說明 順著刀具運動方向看，刀具在工件的左邊為刀尖圓弧半徑左補償；刀具在工件的右邊為刀尖圓弧半徑右補償。只有通過刀具的直線運動才能建立和取消刀尖圓弧半徑補償。例題3-1-6如圖3-1-14，運用刀尖圓弧半徑補償指令編程。G00 X20 Z2 快進至A0點G42 G01 X20 Z0 刀尖圓弧半徑右補償A0-A1Z-20 A1-A2X40 Z-40 A2-A3-A4G40 G01 X80 Z-40 退刀并取消刀尖圓弧半徑補償A4-A5 3.2 數(shù)控車床循環(huán)指令應用當車削加工余量較大，需要多次進刀切削加工時，可采用循環(huán)指令編寫加工程序，這樣可減少程序段的數(shù)量，縮短編程時間和提高數(shù)控機床工作效率。根據(jù)刀具切削加工的循環(huán)路線不同，循環(huán)指令可分為單一固定循環(huán)指令和多重復合循環(huán)指令。3.2.1 單一固定循環(huán)指令對于加工幾何形狀簡單、刀具走刀路線單一的工件，可采用固定循環(huán)指令編程，即只需用一條指令、一個程序段完成刀具的多步動作。固定循環(huán)指令中刀具的運動分四步：進刀、切削、退刀與返回。1. 外圓切削循環(huán)指令（G90）指令格式 G90X（U）_ Z（W）_ R_ F_指令功能 實現(xiàn)外圓切削循環(huán)和錐面切削循環(huán)，刀具從循環(huán)起點按圖3-2-1與圖3-2-2所示走刀路線，最后返回到循環(huán)起點，圖中虛線表示按快速移動，實線表示按F指定的工件進給速度移動。指令說明 X、Z 表示切削終點坐標值；U、W 表示切削終點相對循環(huán)起點的坐標分量；R 表示切削始點與切削終點在軸方向的坐標增量（半徑值），外圓切削循環(huán)時R為零，可省略；表示進給速度。圖3-2-1外圓切削循環(huán)圖3-2-2 錐面切削循環(huán)例題3-2-1 如圖3-2-3所示，運用外圓切削循環(huán)指令編程。圖3-2-3外圓切削循環(huán)應用G90 X40 Z20 F30 A-B-C-D-A X30 A-E-F-D-A X20 A-G-H-D-A例題3-2-2 如圖3-2-4所示，運用錐面切削循環(huán)指令編程。圖3-2-4 錐面切削循環(huán)應用G90 X40 Z20 R-5 F30 A-B-C-D-A X30 A-E-F-D-A X20 A-G-H-D-A2. 端面切削循環(huán)指令（G94）指令格式 G94 X（U）_ Z（W）_ R_ F_ 指令功能 實現(xiàn)端面切削循環(huán)和帶錐度的端面切削循環(huán)，刀具從循環(huán)起點，按圖3-2-5與圖3-2-6所示走刀路線，最后返回到循環(huán)起點，圖中虛線表示按R快速移動，實線按指定的進給速度移動。指令說明 X、Z表示端平面切削終點坐標值；U、W表示端面切削終點相對循環(huán)起點的坐標分量；R表示端面切削始點至切削終點位移在Z軸方向的坐標增量，端面切削循環(huán)時R為零，可省略；F表示進給速度。圖3-2-5 端面切削循環(huán)圖3-2-6 帶錐度的端面切削循環(huán)例題3-2-3如圖3-2-7所示，運用端面切削循環(huán)指令編程。圖3-2-7 端面切削循環(huán)應用G94 X20 Z16 F30 A-B-C-D-A Z13 A-E-F-D-A Z10 A-G-H-D-A 例題3-2-4如圖3-2-8所示，運用帶錐度端面切削循環(huán)指令編程。圖3-2-8 帶錐度的端面切削循環(huán)應用G94 X20 Z34 R-4 F30 A-B-C-D-A Z32 A-E-F-D-A Z29 A-G-H-D-A3. 螺紋切削循環(huán)指令（G92）指令格式 G92X（U）_ Z（W）_ R_ F_指令功能 切削圓柱螺紋和錐螺紋，刀具從循環(huán)起點，按圖3-2-9與圖3-2-10所示走刀路線，最后返回到循環(huán)起點，圖中虛線表示按快速移動，實線按指定的進給速度移動。指令說明 X、Z表示螺紋終點坐標值；U、W表示螺紋終點相對循環(huán)起點的坐標分量；R表示錐螺紋始點與終點在軸方向的坐標增量（半徑值），圓柱螺紋切削循環(huán)時為零，可省略；F表示螺紋導程。圖3-2-9 切削圓柱螺紋圖3-2-10 切削錐螺紋 例題3-2-5 如圖3-2-11所示，運用圓柱螺紋切削循環(huán)指令編程。 圖3-2-11 圓柱螺紋切削循環(huán)應用G50 X100 Z50G97 S300T0101 M03G00 X35 Z3G92 X29.2 Z-21 F1.5 X28.6 X28.2 X28.04G00 X100 Z50 T0000 M05M02 例題3-2-6 如圖3-2-12所示，運用錐螺紋切削循環(huán)指令編程。圖3-2-12 錐螺紋切削循環(huán)的應用 G50 X100 Z50G97 S300T0101 M03G00 X80 Z2G92 X49.6 Z-48 R-5 F2 X48.7 X48.1 X47.5 X47.1 X47G00 X100 Z50 T0000 M05M023.2.2 多重復合循環(huán)指令（G70G76） 運用這組G代碼，可以加工形狀較復雜的零件，編程時只須指定精加工路線和粗加工背吃刀量，系統(tǒng)會自動計算出粗加工路線和加工次數(shù)，因此編程效率更高。1. 外圓粗加工復合循環(huán)（G71）指令格式 G71Ud Re G71Pns Qnf Uu Ww Ff Ss Tt指令功能 切除棒料毛坯大部分加工余量，切削是沿平行Z軸方向進行，見圖2-2-13，A為循環(huán)起點，A-A-B為精加工路線。指令說明 d表示每次切削深度（半徑值），無正負號； e表示退刀量（半徑值），無正負號； ns表示精加工路線第一個程序段的順序號； nf表示精加工路線最后一個程序段的順序號； u表示方向的精加工余量，直徑值； w表示方向的精加工余量。圖3-2-13 外圓粗加工循環(huán)使用循環(huán)指令編程，首先要確定換刀點、循環(huán)點A、切削始點A和切削終點B的坐標位置。為節(jié)省數(shù)控機床的輔助工作時間，從換刀點至循環(huán)點A使用G00快速定位指令，循環(huán)點A的X坐標位于毛坯尺寸之外，Z坐標值與切削始點A的Z坐標值相同。其次，按照外圓粗加工循環(huán)的指令格式和加工工藝要求寫出G71指令程序段，在循環(huán)指令中有兩個地址符U，前一個表示背吃刀量，后一個表示X方向的精加工余量。在程序段中有P、Q地址符，則地址符U表示X方向的精加工余量，反之表示背吃刀量。背吃刀量無負值。AB是工件的輪廓線，AAB為精加工路線，粗加工時刀具從A點后退u /2、w，即自動留出精加工余量。順序號ns至nf之間的程序段描述刀具切削加工的路線。例題3-2-7圖3-2-14所示，運用外圓粗加工循環(huán)指令編程。圖3-2-14 外圓粗加工循環(huán)應用N010 G50 X150 Z100N020 G00 X41 Z0N030 G71 U2 R1N040 G71 P50 Q120 U0.5 W0.2 F100 N050 G01 X0 Z0N060 G03 X11 W-5.5 R5.5N070 G01 W-10N080 X17 W-10N090 W-15N100 G02 X29 W-7.348 R7.5N110 G01 W-12.652N120 X41N130 G70 P50 Q120 F302. 端面粗加工復合循環(huán)（G72）指令格式 G72Wd Re G72Pns Qnf Uu Ww Ff Ss Tt指令功能 除切削是沿平行X軸方向進行外，該指令功能與G71相同，見圖3-2-15。指令說明 d 、e、 ns 、nf、u、w的含義與G71相同。圖3-2-15 端面粗加工循環(huán)圖3-2-16 端面粗加工循環(huán)應用例題3-2-8如圖3-2-16所示，運用端面粗加工循環(huán)指令編程。 N010 G50 X150 Z100N020 G00 X41 Z1N030 G72 W1 R1N040 G72 P50 Q80 U0.1 W0.2 F100 N050 G00 X41 Z-31N060 G01 X20 Z-20N070 Z-2N080 X14 Z1N090 G70 P50 Q80 F303. 固定形狀切削復合循環(huán)（G73）指令格式 G73Ui Wk Rd G73Pns Qnf Uu Ww Ff Ss Tt指令功能 適合加工鑄造、鍛造成形的一類工件，見圖3-2-17。指令說明 i表示X軸向總退刀量（半徑值）；K表示Z軸向總退刀量；d表示循環(huán)次數(shù)；ns表示精加工路線第一個程序段的順序號；nf表示精加工路線最后一個程序段的順序號；u表示X方向的精加工余量（直徑值）；w表示Z方向的精加工余量。圖3-2-17 固定形狀切削復合循環(huán)固定形狀切削復合循環(huán)指令的特點，刀具軌跡平行于工件的輪廓，故適合加工鑄造和鍛造成形的坯料。背吃刀量分別通過X軸方向總退刀量i和Z軸方向總退刀量K除以循環(huán)次數(shù)d求得?？偼说读縤與K值的設定與工件的切削深度有關。使用固定形狀切削復合循環(huán)指令，首先要確定換刀點、循環(huán)點A、切削始點A和切削終點B的坐標位置。分析上道例題，A點為循環(huán)點，AB是工件的輪廓線，AAB為刀具的精加工路線，粗加工時刀具從A點后退至C點，后退距離分別為iu /2，kw，這樣粗加工循環(huán)之后自動留出精加工余量u /2、w。順序號ns至nf之間的程序段描述刀具切削加工的路線。圖3-2-18 固定形狀切削復合循環(huán)應用例題3-2-9 如圖3-2-18所示，運用固定形狀切削復合循環(huán)指令編程。N010 G50 100 Z100N020 G00 50 Z10N030 G73 18 W5 R10N040 G73 P50 Q100 U0.5 W0.5 F100 N050 G01 X0 Z1N060 G03 X12 W-6 6N070 G01 W-10N080 X20 W-15N090 W-13N100 G02 X34 W-7 R7N110 G70 P50 Q100 F304. 精加工復合循環(huán)（G70）指令格式G70Pns Qnf 指令功能用G71、G72、G73指令粗加工完畢后，可用精加工循環(huán)指令，使刀具進行A-A-B的精加工，（如圖3-2-13，3-2-15，3-2-17）。指令說明ns表示指定精加工路線第一個程序段的順序號；nf表示指定精加工路線最后一個程序段的順序號； G70G73循環(huán)指令調用N(ns)至N(nf)之間程序段，其中程序段中不能調用子程序。5. 端面鉆孔復合循環(huán)指令（G74）指令格式 G74 Re G74 X（U） Z（W） Pi Qk Rd Ff 指令功能 可以用于斷續(xù)切削，走刀路線如圖3-2-19，如把X（U）和P、R值省略，則可用于鉆孔加工。指令說明 e表示退刀量；X表示B點的坐標值；U表示由A至B的增量坐標值；Z表示C點的Z坐標值；W表示由A至C的增量坐標值；i表示X軸方向移動量，無正負號；K表示Z軸方向移動量，無正負號；d表示在切削底部刀具退回量；F表示進給速度。圖3-2-19 端面鉆孔復合循環(huán)例題3-2-10 如圖3-2-20所示，運用端面鉆孔復合循環(huán)指令編程。圖3-2-20 端面鉆孔復合循環(huán)應用G50 X60 Z40G00 X0 Z2G74 R1G74 Z-12 Q5 F30 S250G00 X60 Z406. 外圓切槽復合循環(huán)（G75）指令格式 G75ReG75X（U） Z（W） Pi Qk Rd Ff 指令功能 用于端面斷續(xù)切削，走刀路線如圖 3-2-21，如把Z（W）和Q、R值省略，則可用于外圓槽的斷續(xù)切削。指令說明 e表示退刀量；X表示C點的X坐標值；U表示由A點至C點的增量坐標值；Z表示B點的Z坐標值；W表示由A點至B點的增量坐標值；其它各符號的意義與G74相同。圖3-2-21 外圓切槽復合循環(huán)應用外圓切槽復合循環(huán)指令，如果使用的刀具為切槽刀，該刀具有二個刀尖，設定左刀尖為該刀具的刀位點，在編程之前先要設定刀具的循環(huán)起點A和目標點D，如果工件槽寬大于切槽刀的刃寬，則要考慮刀刃軌跡的重疊量，使刀具在Z軸方向位移量k小于切槽刀的刃寬，切槽刀的刃寬與刀尖位移量k之差為刀刃軌跡的重疊量。例題3-2-11 所圖3-2-22所示，運用外圓切槽復合循環(huán)指令編程。 圖3-2-22 外圓切槽復合循環(huán)應用G50 X60 Z70G00 X42 Z22 S400G75 R1G75 X30 Z10 P3 Q2.9 F30 G00 X60 Z707. 螺紋切削復合循環(huán)（G76）指令格式 G76 Pm r a Qdmin RdG76 X（U） Z（W） Ri Pk Qd Ff指令功能 該螺紋切削循環(huán)的工藝性比較合理，編程效率較高，螺紋切削循環(huán)路線及進刀方法如圖3-2-23。指令說明 m表示精加工重復次數(shù)；r表示斜向退刀量單位數(shù)（0.019.9f，以0.1f為一單位，用0099兩位數(shù)字指定）；a表示刀尖角度；d 表示第一次粗切深（半徑值）；切削深度遞減公式計算 d2 = d；d3 = d；dn = d；每次粗切深：dndd；dmin表示最小切削深度，當切削深度dn小于dmin，則取dmin作為切削深度；X表示D點的X坐標值；U表示由A點至D點的增量坐標值；Z表示D點Z坐標值；W表示由C點至D點的增量坐標值；i表示錐螺紋的半徑差；k表示螺紋高度（方向半徑值）；d表示精加工余量；F表示螺紋導程。圖3-2-23 螺紋切削復合循環(huán)路線及進刀法例題3-2-12 如圖3-2-24所示，運用螺紋切削復合循環(huán)指令編程(精加工次數(shù)為1次，斜向退刀量為4mm，刀尖為60，最小切深取0.1mm，精加工余量取0.1mm，螺紋高度為2.4mm，第一次切深取0.7mm，螺距為4mm，螺紋小徑為33.8mm)。圖3-2-24 螺紋切削復合循環(huán)應用G00 X60 Z10G76 P011060 Q0.1 R0.1G76 X33.8 Z-60 R0 P2.4 Q0.7 F43.3 MTS軟件車削仿真從德國引進的MTS數(shù)控仿真軟件有三個模塊：Top Turn、Top Mill和Top Cam。第三章第三節(jié)講Top Turn模塊的應用；第四章第三節(jié)講Top Mill模塊的應用；第五章第二節(jié)與第三節(jié)講Top Cam模塊的應用。3.3.1 MTS軟件功能簡介最初開發(fā)的MTS軟件用于工業(yè)上，作為與數(shù)控機床配套的編程軟件，后來經(jīng)過改進用于教學與培訓，因此說是一個非常適合教學的實用軟件。 MTS軟件的 7.0版本在二維仿真的基礎上發(fā)展了三維仿真，擴充了更多的功能，下面略作介紹。1. 交互式編程功能交互式編程指輸入一個程序段后，計算機執(zhí)行這個程序段，并進行仿真模擬，若發(fā)現(xiàn)編程錯誤則提示出錯信息，直至編程者糾正錯誤后方能繼續(xù)編程。交互式編程方法充分體現(xiàn)了軟件有很強的檢測與不容錯功能。2. 數(shù)控系統(tǒng)后置處理功能MTS軟件內(nèi)有六十有多種數(shù)控系統(tǒng)，用戶可根據(jù)需要選用。 MTS軟件還具備開放性的功能，用戶可以二次開發(fā)自己需要的數(shù)控系統(tǒng)，說明該軟件有較強的后置處理功能。3. 數(shù)據(jù)庫儲存工藝數(shù)據(jù)功能MTS軟件中有三個數(shù)據(jù)庫：材料數(shù)據(jù)庫、夾具數(shù)據(jù)庫和刀具數(shù)據(jù)庫。材料數(shù)據(jù)庫儲存各種類型的材料型號和相應材料的機械性能參數(shù)；夾具數(shù)據(jù)庫儲存各種類型的夾具型號和相應夾具的結構參數(shù)；刀具數(shù)據(jù)庫存儲各種類型的ISO標準數(shù)控刀具型號和相關的刀具參數(shù)。由于MTS軟件為開放性的軟件，用戶可以擴充數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容，創(chuàng)建非標準夾具和刀具，儲存在相應的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，供需要時調用。4. 對刀功能通過操作面板直接控制刀具對工件切削加工，也可用試切削法模擬對刀操作，從而建立工件坐標系。5. 建立工藝檔案功能通過建立工藝表格，把選用的數(shù)控機床、數(shù)控系統(tǒng)、工件坯料尺寸、工件材料型號、夾具型號、刀具型號和工件坐標系原點位置等參數(shù)作為加工程序的注釋儲存在工藝表格之中，作為工藝資料儲存。6. 仿真模擬功能通過屏幕視窗的切換，演示2D或3D仿真切削加工。在刀具運動和切削過程中能對加工對象變焦、平移、旋轉和剖面處理，使仿真模擬產(chǎn)生如在空中走入機床的視覺效果。特別是加工內(nèi)腔工件，剖面顯示能使我們變不可見為可見，變不可知為可知。同時CRT屏幕上顯示機床的加工信息，如刀具坐標位置、切削速度、操作指令、主軸旋轉方向、冷卻液泵工作狀況、實際操作時間等，這些參數(shù)都能在線調整。7. 加工質量分析功能經(jīng)過仿真切削加工， MTS軟件能自動生成加工質量分析報告，其中包括刀具切削用量分析，工件成材率計算，虛擬工件的表面粗糙度、實體尺寸和點尺寸的測量以及加工時間的統(tǒng)計。3.3.2 MTS軟件基本操作1. 啟動MTS 軟件在電腦桌面上選開始程序MTS-CNC CHINESE菜單，啟動MTS軟件，屏幕顯示如圖3-3-1所示MTS 軟件對話框。圖3-3-1數(shù)控仿真軟件對話框2. 啟動MTS軟件車削仿真編輯器在MTS 軟件對話框中，按Start TopTurn按鈕，進入MTS軟件車削仿真編輯器，打開Configuration group Name下拉列表，從中選用數(shù)控系統(tǒng)Fanuc 0-TC，然后按Start turning，進入MTS CNC-Turning編輯主界面（下面簡稱編輯主界面），如圖3-3-2所示。圖3-3-2 MTS CNC-Turning編輯界面3. MTS CNC-Turning編輯主界面簡介在編輯主界面中有五個主菜單，分別為程序編輯、自動方式、安裝方式、自動安裝和安裝表格。其中程序編輯主菜單主要用于編輯加工程序；自動方式主菜單運行加工程序；安裝方式主菜單設置工藝參數(shù)；自動安裝主菜單默認系統(tǒng)的原始設置；安裝表格主菜單建立工藝表格。實際上建立的工藝表格文件就是加工程序，工藝表格作為附件儲存在加工程序之中。在各個主菜單下派生出與主菜單相關的子菜單，通過鼠標點擊選用。3.3.3 MTS軟件車削仿真下面以圖3-3-3所示零件為例，用MTS 軟件編寫加工程序，并進行車削仿真驗證加工程序。具體操作分兩步，第一步編輯工藝表格，主要包括五方面的內(nèi)容：輸入坯料參數(shù)、查詢材料型號、選用夾具、選擇刀具和設置工件坐標系原點。第二步編寫加工程序，有人機交互式編程和直接在工藝表格文件中編程兩種方法。圖3-3-3軸類零件圖1. 建立工藝表格1）輸入坯料參數(shù)如圖3-3-4所示，坯料類型分為四類：短圓柱體、長圓柱體、短套筒、長套筒。根據(jù)圖3-3-3所示零件的結構形狀和尺寸參數(shù)，選坯料類型為短圓柱體。在安裝方式菜單中選工件夾頭新工件圓柱體菜單，根據(jù)圖零件形狀和結構尺寸設定上坯料尺寸：D90、L170。圖3-3-4坯料的類型2）查詢材料類型與型號查詢材料類型（圖3-3-5）選工件材料菜單，在材料類型對話框中，選零件材料Alloy steel。圖3-3-5查詢材料類型查詢材料型號及材料的機械性能參數(shù)（圖3-3-6）選詳細選擇菜單，在材料型號對話框中，選擇零件材料型號50CrV4，進而查詢所選材料的機械性能參數(shù)。圖3-3-6選材料型號3）選擇夾具主軸卡盤有六種類型：外圓階梯正爪、外圓階梯反爪、內(nèi)圓階梯正爪、內(nèi)圓階梯反爪、彈簧夾具、兩頂針夾具。在選用主軸卡盤對話框中，根據(jù)零件的結構形狀與尺寸參數(shù)選外圓階梯正爪夾具（圖3-3-7）。圖3-3-7選擇主軸卡盤選階梯爪與主軸菜單，按菜單中工件與工件按鈕，調整階梯爪卡盤夾持工件長度15mm，工件安裝過程見圖3-3-8和3-3-9。圖3-3-8調整階梯爪卡盤夾持工件長度圖3-3-9卡盤夾持工件狀態(tài)4）選擇刀具打開刀具庫選刀具基準顯示旋轉刀塔菜單，打開旋轉刀塔，如（圖3-3-10）所示旋轉刀塔可安裝16把刀具，在旋轉刀塔對話框中選定刀具號。圖3-3-10旋轉刀塔選擇刀具類型（圖3-3-11）選Equipment菜單，打開刀具類型對話框，根據(jù)零件加工工藝要求選擇對應刀具號的刀具類型，本題選一號刀為外圓切削右偏刀。圖3-3-11選擇刀具類型選擇刀具型號（圖3-3-12）選選擇刀具菜單，打開刀具型號對話框，根據(jù)零件加工工藝要求選擇對應刀具號的刀具型號，本題選一號刀刀具型號為CL-SCLCR-2020/R/1208。 圖3-3-12選擇刀具型號重復上述1）至3）操作步驟，可選擇2號至16號所需刀具類型的刀具型號。按菜單中Valid offsets 按鈕，即對所選用的刀具建立了刀具補償。刀具庫內(nèi)儲存了各種類型及其型號的刀具和刀具結構參數(shù)，選刀之后通過刀具補償，在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部自動計算所選刀具的刀尖位置偏差值，并作為補償值自動對刀尖的位置偏差進行補償。5）設置工件坐標系原點選取基準刀選更換刀具菜單，輸入基準刀代碼，一般情況下選1號刀為基準刀，輸入刀具代碼T0101。設定工件坐標系原點 操作鍵盤方向鍵與，使刀尖在X軸方向位移至主軸軸線位置(圖3-3-13)。 操作鍵盤方向鍵與，使刀尖在Z軸方向位移至工件右端面，然后按Z鍵，設Z坐標值為2，即設定工件端面的加工余量為2mm，定義刀具當前位置離開工件坐標系Z軸原點2mm。圖3-3-13設定工件坐標系原點工件坐標系原點設定后，選基準記錄菜單，記錄中的G54 X0Z300程序段表示工件坐標系原點在機床坐標系中的坐標值（X0、Z300）。完成輸入坯料參數(shù)、查詢坯料材料型號、選擇夾具型號、選擇刀具型號和設置工件坐標系原點之后，返回編輯主菜單，建立工藝表格文件，儲存工藝參數(shù)。選安裝表格建立菜單，打開建立文件對話框（圖3-3-14），輸入文件名aaa，按保存按鈕，建立工藝表格文件，編寫的加工程序將存儲在工藝表格文件之中。圖3-3-14建立文件對話框選程序編輯Select program菜單，在打開程序對話框中，選工藝表格文件名aaa，打開如圖3-3-15所示工藝表格文件，其中記錄了所選用的數(shù)控系統(tǒng)、工件坯料尺寸、工件材料型號、夾具型號、刀具型號和工件坐標系位置參數(shù)，接著在工藝表格文件中編寫加工程序。圖3-3-15工藝表格文件2. 人機交互式編程1）輸入程序段選自動方式接受程式交互方式菜單，根據(jù)加工零件的技術要求和工藝要求，用G代碼和M代碼編寫加工程序。2）執(zhí)行程序段輸入一條程序段，計算機確認之后經(jīng)編輯仿真切削加工，如果發(fā)現(xiàn)程序編輯有錯誤，系統(tǒng)停止執(zhí)行程序，并提示錯誤信息，待糾正程序錯誤后，繼續(xù)按上述兩步進行人機交互方式編程，直至完成加工程序的編寫。車削加工如圖3-3-3所示的軸類零件需要分兩次裝夾加工，第一次安裝加工程序如下，加工后的零件圖3-3-16。$G54 Z279 X0N10 M03 M08 G96 S90N30 G00 X92 Z0 N35 G01 X-0.5 F0.2N40 Z2N45 G00 X90N50 G71 U3 R1N55 G71 P60 Q100 U0.5 W0.1 F0.3N60 G00 X30N65 G01 X40 Z-3N70 Z-40N75 X60N80 Z-75N85 G02 X70 Z-80 R5N90 G01 X80N95 Z-122N100 X92N105 G70 P60 Q100 F0.1N110 G00 X200 Z200N115 M05 M09 M30圖3-3-16第一次裝夾加工的零件圖3-3-17為調頭裝夾的零件，用同樣的方法設定第二次裝夾后的工件坐標系，編寫加工程序如下，第二次裝夾后加工的零件見圖3-3-18。圖3-3-17調頭裝夾的零件$G54 X245.219 X0N10 M03 M08 T0101N15 G00 X92 Z0N20 G96 S90N25 G01 X-0.5 F0.2N30 G01 Z2N35 G00 X92N40 G71 U3 R1N45 G71 P50 Q65 U0.5 W0.1 F0.3N50 G00 X30N55 G01 X40 Z-2N60 Z-40N65 X92N70 G70 P50 Q65 F0.1N75 G00 X200 Z200N80 M05 M09 M30圖3-3-18第二次裝夾加工的零件3.4 宇龍數(shù)控車床操作仿真軟件數(shù)控車床配用的數(shù)控系統(tǒng)不同，其機床操作面板的形式也不同，但其各種開關、按鍵的功能及操作方法基本相似。本節(jié)以上海宇龍軟件工程有限公司的軟件“數(shù)控加工仿真系統(tǒng)”為樣本，采用FANUC 0系統(tǒng)為例，介紹數(shù)控車床的操作。3.4.1 概述數(shù)控機床操作面板由CRT/MDI面板和機床操作面板兩部分組成。CRT/MDI面板由一個9 CRT顯示器和一個MDI鍵盤構成，如圖3-4-1所示，用于顯示和編輯機床控制器內(nèi)部的各類參數(shù)和數(shù)控程序；機床操作面板則由若干操作按鈕組成，如圖3-4-2所示，用于直接對機床進行控制操作和狀態(tài)設定。圖 3-4-1 CRT/MDI面板圖 3-4-2 車床操作面板本節(jié)首先介紹一些機床操作的基本原則和注意事項，這將在本小節(jié)的后半部分完成；其次將通過一個實例介紹機床操作和加工的基本過程；后面將分別對機床的操作、數(shù)控程序的編輯以及機床內(nèi)部參數(shù)的設定等進行較詳細的討論；最后將給出機床CRT顯示內(nèi)容的層次結構、MDI鍵盤和機床操作面板按鈕的操作功能清單。機床操作基本注意事項：1)零件加工前，一定要首先檢查機床的正常運行。加工前，一定要通過試車保證機床正確工作。例如利用單程序段，進給倍率或機械鎖住等，且在機床上不裝工件和夾具時檢查機床的正確運行。如果未能確認機床動作的正確性，機床可能出現(xiàn)誤動作，有可能損壞工件、機床或傷害用戶。2)操作機床之前，請仔細地檢查輸入的數(shù)據(jù)。如果使用了不正確的數(shù)據(jù)，機床可能誤動作，有可能引起工件的損壞、機床本身的損壞或使用戶受傷。3)確保指定的進給速度與想要進行的機床操作相適應。通常，每一臺機床都有最大許可進給速度。合適的進給速度根據(jù)不同的操作而變化。請參閱隨機床廠提供的說明書來確定最大的進給速度。4)在機床通電后，CNC裝置尚未出現(xiàn)位置顯示或報警畫面之前，請不要碰MDI面板上的任何鍵。MID面板上的有些鍵專門